连线材料

网卡

网卡可以说是我们进入网路世界之门﹐如果网卡不工作﹐那么您也就被屏之门外了。所以﹐首先要选择和安装好网卡是非常重要的一关。

现在的网卡多会带有一张磁片﹐除了里面提供了给不同作业系统使用的 Driver 之外﹐应该还有一个设定程序的。它可以用来设定网卡的 IO﹑IRQ﹑DMA﹑或是使用 PnP ﹔也可以设定连线类型﹐比如﹕BNC﹑RJ45 ﹐或 AUTO﹔同时还可以选择使用 Boot ROM 与否。有些还带有测试程序来确定网卡是否正常工作。

正如前面所述﹐不同的网路形态会决定不同的网路卡﹐但不管使用何种类型的网路卡﹐关键的还是它要能够在您当前的作业系统上工作﹐而且还要考虑到它的稳定性和速度。现在市面上通常见到的是 Ethernet 10/100 网路卡﹐那个 10/100 就是速度﹐也可以说是传输量﹕100 Megabits/每秒﹐注意﹕千万不要将 MbpsMBps 搞混了﹐因为前者是每秒 Millions of bits ﹐而后者是每秒 Millions of bytes ( 1byte=8bits﹐相差 8 倍之多哦~~ Byte 是电脑的运算单位﹐而 bit 则是网路的传输单位﹐要注意分清楚)。那个10/100 的意思就是支持 10Mbps 和 100Mbps 两种速度的网卡。以前 10/100Mbps 网卡的价钱比单纯 10Mbps 的网卡贵几乎十倍价钱﹐不过现在它们的价钱多了(当然﹐名牌子的10/100网卡还依然很贵)。从现在起,市面上已经有 1000Mbps(gigabit) 网卡在销售了。还听说 10 或 100 gigabit 的网路卡规格也都制定好了。

Anyway,要连上网路﹐首先要设定好网路卡。

网线

虽然网路卡设定好了﹐离开网线什么地方也接不上去。

选择一个网线系统也要考虑到很多因素的﹐比如﹐您的网路架构 — 您需要什麽样的物理形态和逻辑形态﹖什麽样的网线既不会超支预算又可以符合传输要求(速度和距离)﹖您需要什麽样的接头来连接它们﹖等等。同时﹐不同类型的数据要求(如纯文字﹑大量的图片﹑影像﹑和语音等)﹐以及电脑之间的距离长短﹐也会影响到网线的取材。

网线也有分好几种类型﹕

双绞线(Twisted Pair Cable)通常由两对或四对相互缠绕的铜线组成。为什么要把线缠绕著呢﹖因为任何电流流经导体都会产生电波干扰 (RFI﹐ Radio Frequency Interference),在网路传输中,我们称这类干扰为 “串音” (Cross Talk)。若是相邻的导体的电流方向是一致的话,那彼此的干扰就会重叠﹔但若是电流方向相反的话,则彼此抵消。因此,将两条线相互的旋转缠绕著的话﹐一来可以更容易确保其电流方向是相反的,同时彼此产生的干扰也会因其缠扰而抵消得更彻底。双绞线还分为屏蔽双绞线(STP﹐Shielded Twisted Pair) 和非屏蔽双绞线(UTP﹐Unshielded Twisted Pair)。其唯一分别是 STP 有一层导电金属膜将每对双绞线包裹起来﹐提供更透彻的抗干扰能力。当然﹐STP 比 UTP 要贵多了﹐但在一些 UTP 实在应付不来的场合裡﹐还是物有所值的。它们的外观分别如图﹕

Elecrtonics Industry Association (EIA), Telecommunications Industry Association (TIA), 和 National Electrical Manufacturers Association (NEMA) 等机构对双绞线建立了 5 个标准等级。按照等级高低﹐级数越高﹐其每英尺的绞接数目也越多﹐抗干扰能力也越强。这 5 个种类分列如下﹕

  • CATEGORY-1﹐这是一种从 1983 年就被广泛使用的老式电话线﹐它不适合于任何高速数据传输﹐只不过其得名于将线绞接起来而已。
  • CATEGORY-2﹐此种线可以传输达 4Mbps 的数据﹐它拥有两个特徵﹕
    1) 在一英尺直线距离最少有 3 个绞接。
    2) 没有任何两对线是相同的绞接色样的﹐这可以降低线线之间的串音(crosstalk)。比如其中一对线在每英尺之内使用了 3 个绞接﹐而另外一对则使用 31/8 个绞接。(注意﹕其后的 3 个等级也具备这两个特性﹐只是要求更严格而已。)
  • CATEGORY-3﹐这是您能够由来做 LAN 网线的最低等级了﹐它可以最高传输 10Mbps 的数据﹐同时构造上面也要比 CAT1 和 CAT2 要好。
  • CATEGORY-4﹐可以用来给 16Mbps 的 Token Ring 网路使用的最低等级﹐实际上﹐对 LAN 而言﹐最好将此等级作为最低等级了﹐而非 CAT3。
  • CATEGORY-5﹐无论在速度上和抗干扰能力上﹐这个才是您真正需要的等级﹐其最高传输速度可以达到 100Mbps。
  • CATEGORY-5e / CATEGORY-6 ﹐比 CAT5 更高的等级,其要求及工艺更为严格。传输速度可超过 1000Mbps,应是目前网路佈线的起码等级了。

CAT5 等级以上的网线被指定可以使用在 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 网路上面﹐定义了如何将铜线和光纤在同一网路环境的整合。它被设计成为配合光纤导线而提供更好的多媒体(语音和影像)承载网路方案。

同轴网线(Coaxial Cable)其构造是﹕中央是一条被隔离层保护著的铜导芯﹐其外隔著一层绝缘体还有一层导体金属网﹐在最外层则是保护外皮。它有更好的屏蔽能力﹐如果您需要比双绞线更高的抗干扰要求﹐但又用不起光纤的话﹐Coaxial 可以说是您的选择。不过传输上面﹐Coaxial 只能最高有 10Mbps。连接头称为 BNC 接头(得名于Bayonet-Naur Connector),看起来是这样的﹕

用在网路上的 Coaxial Cable 大致分为 4 类﹕

  • RG-11, 厚 0.4 英寸﹐也常被称为 10Base5 (Thick Ethernet)﹐其标准由 Institue for Elecrical & Electronic Engineers (IEEE) 制定。
  • RG-58A/U﹐厚 0.18 英寸﹐也常被称为 10Base2 (Thin Ethernet)。
  • RG-59/U﹐厚0.25英寸﹐用在 Cable TV 和 ARCnet(一种古老网路形态)上面。
  • RG-62/U﹐厚0.25英寸﹐用在 ARCnet 和 IBM 终端上面。
    ( 也有网友来信指出:ARCnet 使用的线材应该是跟 10 baes2 相同的 RG-58 , 至于网路与 CATV 用线的不同在于线路阻抗, 一个是 50 欧姆, 一个是 75 欧姆, ARCnet 是 Token bus 的树状结构, 现在没人用了。)

要注意的是:虽然后面三种网线差不多大小﹐但却是不可以调换使用的。而在这四种类型之中﹐只有两种是适合于 LAN 使用的﹕10Base5 和 10Base2。我们使用这些名称是有其意思的﹐其中的信息可以分拆成以下部份﹕过载速度(频宽)﹑频宽类型﹑和信号在网线中行走的最长距离。

拿 10Base5 为例﹕首先是速度﹐10 代表 10Mbps﹐这个前面解释过了﹔最后是信号距离﹐5 代表 500 米(大约 1640 英尺)﹔然后是中间部份了﹐它是用来描述频宽在多工使用时的切隔方式。

        何为频宽呢﹖没得解释﹐就是频宽﹗或是说媒体所承载的讯息量,越多越好。如果要形象地理解频宽﹐我们可以拿一条高速公路来做例子。如果此公路是四线行车的﹐那么汽车就好比是数据﹐这样就有四条传输数据的通道了。如果在交通在非繁忙时候﹐每辆车以 100KMph 行走轻松有于﹐但在高峰期呢﹖就跟台湾的高速公路差不多了。这情形跟网路的交通是一样的﹐解决方法有两个﹕一是在高峰期减少封包的传输﹐例如利用工作排程将一些比较繁重的网路传送工作安排到晚上或非繁忙时间﹔另一种方法就是增加频宽了﹐跟我们的 MODEM 从 33.6Kbps 换到 56Kbps 一样

频宽的分割方式也有两种﹕一种叫 Baseband﹐另一种叫 Broadband。再以高速公路为例﹕前者将整条公路并成一条线﹐这样可以容许比较大载量的卡车通过﹔后者则将公路分成数条行车线﹐可以允许几部小车一次通过。如果货物来到公路一端﹐使用 Baseband﹐我们就用大容量的卡车﹐一次出发一辆的运送﹐不管谁的货物﹐也不管货物多大﹐都要排队轮候﹔如果利用 Broadband﹐我们就用小点的车﹐分配给各人一条车道(但却不可以转换车道哦)﹐这样排队的人就比较少了。

关于 baseband 指的是基频讯号,像是我们看的电视的 AV 讯号一样,同一时间就只有一组讯号在传输﹔那相对于基频讯号的就是射频讯号,像是 CATV 就是运用射频讯号进行传输,同时以不同的载波,传输不同的讯号。对于 broadband 是相对于窄频这两个字一个指的是讯号的调变方式,一个是在对频宽的称呼,两个不能相比较。上图是以多工方式来说明:一个是时间为基底的多工(TDM, Time Division Multiplexing),一个是以频率为基底的多工方(Frequency Division Multiplexing)。一般而言网路都是时间多工的方式来进行传输,这也是 CSMA/CD 的作用。

好了﹐那麽我们也应该知道 10Base5 裡面的 Base 是怎麽样的频宽了吧。不过在讲到频宽的时候﹐我们还要了解一个概念﹐就是流量﹕即是资料每秒所流过的数量(以频宽乘以时间为极限)。频宽的流量都是有极限的﹐我们可以称这个极限为 100% 饱和量。因为我们在网路中使用 bit 来做单位﹐而电脑运算则以 byte 单位( 1byte=8bits )﹐所以在数值上﹐流量只是频宽的 1/8。例如您使用 56KMODEM 来下载资料﹐如果您发现程式显示的是 4Kps 的话﹐那麽您当时的流量就是50%了。但,这仍然是一个粗略的估计而已,因为当数据交到底层网路进行传送的时侯,各种 protocol 在沟通上会产生非常大量的 overhead 。因此,电脑程式的资料交到网路上传输的时侯,绝对不仅仅是程式数据本身的传输量。

这里我还要提醒一下﹕10Base2 的 2 并不是真正的 200 米﹐准确来说应该是 185 米﹐200 只是取比较好听的近似值罢了。而 10BaseT 的 T 则代表 Twisted Pair。

光纤网线(Fiber Optic Cable)到目前为止﹐我们所介绍的都是以电子方式传递的介质﹐而光纤网线则是以光为传递方式的介质﹐它完全是不受电波干扰的。在这种网线上﹐光只在塑料或玻璃纤维里面传导﹐其外面则由一层薄薄的被称为 cladding 的外衣保护著﹐然后整根或多根导线则隔著一层绝缘材料被包裹在塑胶外套里面。请参考下图﹕

使用光纤的最大好处是其传输量大﹕可达 155Mbps 或更高﹔传输距离远﹕信号有时候可以传送好公里而不会衰减。所以光纤网线一般都会用来做高速网路的骨干(Backbone)﹐也通常是用来做长途电话通讯及 FDDI 的导线。光纤比起 Coaxial 和 UTP 来说﹐光纤是先天性对 Cross Talk 免疫的,因此抗干扰能力特强,也更难遭到窃听﹐所以也多用来传送机密通讯。

光纤最大的坏处是价钱高﹐而且架设费用也很高。不过近年来随著光纤的普及﹐其造价也急跌许多﹐相信不久的将来﹐使用光纤在办公室架网恐怕也是很平常的事情。

无线网路除了以上说的有形网线之外。在某些特殊的环境中﹐我们还可以使用无线技术将电脑连接起来。因为在一个网路工程当中﹐线路铺设所佔的成本是颇高的。如果工程结构比较复杂﹐或因制度而令到网线铺设费用过高的话﹐使用无线通讯未尝不是好的提案。当然﹐无线网路对办公室的物理环境影响最少﹐节点的可移性也是非常吸引的。

在无线网路里面﹐每台电脑都必须要安装特殊的网卡和天线来传送和接收数据。但无线网路的传输能力暂时还差强人意﹐大概只有 242Kbps ﹐应付一般的文字档案或许还可以﹐要是传送大量的图片或音像则恐力有未逮了。不过现在新的 IEEE802.11 PCMCIA 标准已经可以达到 1Mbps 或 2Mbps了。在 802.11b 规格中,其传输量则根据环境品质自动于 11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps 等速度之间调整,还可扩充到 22Mbps 。新的能在 5GHz 频段工作的 802.11a 规格, 甚至能传送 72Mbps 呢!

网线接头

BNC假如您要使用 Coaxial Cable 的话﹐那您很可能需要 BNC 接头了﹐其形为圆状﹐后接 Coaxial 网线﹐前面中间是根铜针﹐外面是个可以旋转的金属环。在 BNC 连线上面﹐您必须在网路的两端使用 50 欧姆的终端电阻﹐而且在网线和网卡之间必须使用T 型接头。它们的外观如图﹕

连接 BNC 和 T 型接头也很容易﹐把接头对准卡口套进去然后顺时针拧上就可以了。您的手指应该会感觉到是否拧好了﹐如果不确定重複试试就是了。这点很重要﹐要是因为其中一个接头没拧好﹐可能会导致整个 BNC 连线失败哦。

不过 BNC 连线在使用上面﹐被发现越来越多的弊端﹐比如﹕接头不牢靠﹑终端不稳定﹑接头与网线连接不好﹑网线容易断﹑等等。其中最不好的是﹕只有其中任何一部份出问题﹐都可能会影响整个网路﹐而且除错也比较困难。(不同于下面介绍的 RJ45 连线﹐RJ45 如果有问题只会影响有问题的机器而不会是整个网路)。

另外﹐要是自己动手做 BNC 网线的时候﹐要注意网线最短不能少于 1 米。

RJ-45 RJ-45 接头通常是给双绞线使用的。其形状很似我们日常使用的电话接头﹐不过体积比较大些而已。仔细数数接头﹐上面应该有 8 根铜脚﹔其另一边是个可压式的塑料卡荀﹐当您把它插进网卡或牆跟的插座﹐这个卡荀就会把接头锁好在插座裡面﹐要取出来把卡口按下则可。从下图您可以看出 RJ-45 接头的模样﹕

使用 RJ-45 的连线﹐必须使用集线器(HUB)或 SWITCH﹐所有的电脑都必须先接到 HUB 上面才可以彼此沟通。如果只是两台电脑之间的连线﹐您也可以不要 HUB﹐但您得为您的 RJ-45 接头动动手术﹕将一端的第 1 线接到另一端的第 3 线﹑一端的第 2 线接到另一端的第 6 线。方向是网线在接头左边﹐铜线向自己(如上图)﹐从上到下数。

其它接头除了上面两种我们比较常见之外﹐还有诸如 D-Shell Connector﹑Token Ring Connector﹑和 Fiber Optic Connector 等接头﹐不过这裡也就不一一说明了。

小結

我们可以在下面的列表中看看各网线的特征﹕

网线类型 传输速度 传输距离 接头类型
BNC RG58 10 Mbps 185 m BNC
CAT3 UTP 10 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
CAT4 UTP 16 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
CAT5 UTP 100 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
CAT3 STP 10 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
CAT4 STP 16 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
CAT5 STP 100 Mbps 91 m RJ-45 / Token Ring
Fiber Optic 155 Mbps 4827 m ST

 

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